Отдел Имитационных систем: Адаптивные системы управления ИТМ и ВТ
  • Main page
  • Главная

  • Main / Главная / Научная деятельность / Выполненные проекты /

    Выполненные проекты отдела Методов адаптивного управления ИСП РАН


    Отдел методов адаптивного управления был организован в ИСП РАН в 1995 году. С этого времени в отделе были выполнены следующие проекты (научный руководитель д.ф.-м.н. Жданов А.А.)

    1. Проект ФЦНТП "Инструментальная среда интеллектуального анализа данных информационных систем", 2006 г.

    перейти в начало

    2. Проект "Адаптивная управляющая система для биоэлектрического протеза верхней конечности на основе нового интеллектуального бионического метода автономного адаптивного управления", в рамках Программы фундаментальных исследований Президиума РАН "Фундаментальные науки - медицине". 2006 г. Соисполнитель - Институт протезирования им. Альбрехта (СПб).

    Проект посвящен разработке адаптивной системы управления для протезов верхних конечностей на основе нового, разработанного авторами бионического метода "автономного адаптивного управления" (ААУ), отличающегося способностью к обучению и переобучению непосредственно в процессе управления, многокритериальностью управления, а также тем, что при создании системы управления не требуется разрабатывать точную математическую модель объекта управления. Последнее обстоятельство особенно существенно для такого сложного объекта управления, как протез, поскольку многие параметры системы "человек-протез-среда" изменяются малопредсказуемым образом в процессе функционирования, плохо поддаются формализации и предварительному определению. В этих обстоятельствах именно применение системы ААУ может сыграть решающую роль.

    перейти в начало

    3. Проект РФФИ 06-01-00442-а (2006-2008 гг.) "Построение вероятностных систем автономного адаптивного управления".

    перейти в начало

    4. Проект РФФИ # 06-01-08061-офи (2006-2007 гг.) "Разработка адаптивных компонент систем управления для прикладных робототехнических устройств".

    перейти в начало

    5. Проект РФФИ # 04-01-08023-офи-а (2004-2006 гг.) "Разработка многоуровневой нейроноподобной системы автономного адаптивного управления для мобильного робота".

    Проект посвящен разработке многоуровневой нейроноподобной системы управления для мобильного робота на основе метода автономного адаптивного управления. Управляющая система робота должна демонстрировать адаптивность управления как на нижнем (исполнительном), так и на среднем (тактическом) уровнях. А именно, предполагается автоматическая адаптация к решению таких задач, как:

    • выработка стереотипов поведения при обходе препятствий,
    • запоминание и автоматическая коррекция плана среды,
    • ассоциативное запоминание областей или деталей среды,
    • автоматическое распознавание указываемых целей в среде,
    • адаптивную прокладку маршрутов движения к указанной цели.

    Разрабатываемый мобильный робот должен иметь как исследовательское назначение (позволяет отрабатывать и демонстрировать разрабатываемые алгоритмы управления), так и прикладное - быть близок к возможности его практического использования в нескольких прикладных задачах. Управляющая система робота должна быть нейроноподобной, ориентированной на перспективу ее нейрокомпьютерной реализации.

    перейти в начало

    6. Проект "Адаптивные системы управления для робототехнических устройств". 2005 - 2007 гг. Базовое бюджетное финансирование РАН.

    Разработка адаптивных систем управления для робототехнических устройств на основе методов и подходов, разработанных в отделе имитационных систем ИСП РАН: метода автономного адаптивного управления с использованием нейроноподобных сетей, генетических алгоритмов, нечеткой логики и элементов детерминированного хаоса.

    перейти в начало

    7. Инициативный проект "Адаптивная система управления для программной модели мобильного робота "Гном N 8". Проект начался в 2001 году и частично входит в другие проекты отдела.

    Целью проекта является разработка на основе метода ААУ бионической нейроноподобной адаптивной системы управления для мобильного робота. Управляющая система робота должна представлять собой искусственную нервную систему, пусть небольшую, но обладающую свойствами биологической нервной системы.

    перейти в начало

    8. Инициативный проект "Моделирование и исследование поведенческого акта в живых организмах и программных бионических моделях". Совместно с группой К.В. Анохина, Институт нормальной физиологии РАМН.

    Исследование природы поведенческого акта путем организации и проведения экспериментов над живыми организмами и программными моделями мобильных роботов, поставленных в сходные ситуационные условия.

    перейти в начало

    9. Проект "Моделирование процесса управления сердечно-сосудистой системой с помощью нейроноподобной системы автономного адаптивного управления (ААУ)" с институтом INRIA, Франция, 2002-2004 гг.Проект выполняется в рамках проекта SOSSO (руководитель проекта Dr. Michel Sorine, INRIA, France, Rocquencourt), а также в рамках Проекта N 02-07 Франко-русского Института информатики и прикладной математики им. А.М. Ляпунова

    Проект посвящен проблеме исследования механизмов деятельности сердечно-сосудистой системы человека. Основное внимание в проекте уделялось вопросам управления в сердечно-сосудистой системе, которое в организме осуществляется специальными отделами нервной системы. Идея проекта состояла в том, чтобы соединить в одну систему две модели, именно - математическую модель сердечно-сосудистой системы, разработанную в INRIA, и модель нейроноподобной автономной адаптивной управляющей системы (ААУ), разработанную в ИСП РАН. Определенные свойства системы ААУ соответствуют некоторым свойствам нервной системы. Соединение этих двух моделей позволяет получить автономно управляемую модель сердечно-сосудистой системы, которую можно использовать для моделирования функционирования сердечно-сосудистой системы и, в частности, для выявления причин некоторых патологических процессов, связанных с нарушениями работы нервных регуляторных механизмов. В процессе выполнения проекта была разработана двухуровневая система управления, моделирующая два основных уровня управления в сердечно-сосудистой системе.

    перейти в начало

    10. Госбюджетный проект 2002-2004 гг. "Методы исследования и построения управляемых систем с хаотическим поведением".N ГР 01.2000 04683

    Цель проекта: разработка и исследование прототипов управляемых объектов на основе разработанных коллективом методов и технологий построения систем автономного адаптивного управления.

    перейти в начало

    11. Проект РФФИ N 00-01-00372-a "Исследование возможностей применения новых компьютерных методов для построения подсистем автономных адаптивных управляющих систем" 2000-2002 гг.

    В процессе выполнения проекта были исследованы возможности объединения разрабатываемого авторами метода "автономного адаптивного управления" (ААУ) с некоторыми новыми методами, используемыми в современных системах распознавания, управления и в поисковых системах. Были разработаны принципы интегрирования в системы ААУ следующих методов:

    • системы нечеткой логики,
    • системы детерминированного хаоса,
    • искусственных нейронных сетей,
    • генетических алгоритмов.
    В результате возможности метода ААУ были расширены за счет свойств, которыми обладают названные методы. В свою очередь, названные методы тоже получили возможности для развития в новом для них направлении.

    перейти в начало

    12. Проект "AdCAS" - система адаптивного управления активной подвеской транспортного средства

    Система AdCAS (Adaptive Control of Active Suspension) была разработана отделом в 2000 - 2001 гг. в ходе выполнения проекта по заказу фирмы ATS Soft. Разработанная на основе метода ААУ, система AdCAS обеспечивает автоматическое накопление знаний о текущих свойствах колебательных движений конкретного транспортного средства (например, автомобиля). Накопленные в памяти знания дают возможность системе управления AdCAS приводить текущее положение корпуса автомобиля в то состояние, которое соответствует целевым функциям. Целевые функции задаются разработчиками, и могут обеспечивать требования по увеличению комфортности автомобиля (более гладкое движение), его устойчивости (например, устранение кренов при поворотах) и управляемости (например, коррекция положения корпуса при наезде одним колесом на препятствие). Для воздействия на транспортное средство можно использовать различные имеющиеся актуаторы, например, амортизатор с магнитореологической жидкостью переменной вязкости (MRF) или гидравлическо-пневматическую систему высокого давления, способную оказывать импульсные воздействия на подвеску. Разработанная система управления демонстрировалась на программной модели подвески автомобиля и показала эффективность адаптивного управления.

    перейти в начало

    13. Проект "PILOT" - адаптивная система стабилизации углового движения космического аппарата. 1995 - 1997 гг.

    Система Pilot была разработана сотрудниками отдела по проекту с НПО им. А.С. Лавочкина и ЦНИИМаш, и представляет собой прототип основанной на методе ААУ системы управления угловым движением автоматического космического аппарата типа "Спектр-РГ". Автоматически накапливая знания о текущих свойствах углового движения космического аппарата, система Pilot использует накопленные знания для управления объектом в соответствии с заданными целевыми функциями. Целевой функцией может быть, например, удержание заданного углового положения космического аппарат с заданной точностью. В экспериментах на программных моделях разработанная система управления показала, что с ее помощью качество управления (точность угловой ориентации космического аппарата) может быть увеличена в 5-7 раз.

    перейти в начало

    14. Проект "TACTICIAN" - адаптивная система поддержки принятия решений при управлении социальными объектами.

    Система "Тактик"; была разработана в 1995 году в ходе выполнения проектов с Аналитический Центром при Президенте РФ и с Центром Президентских Программ. Исследовательский проект имел целью исследование возможностей применения метода ААУ для управления социальными объектами в режиме поддержки принятия решений. В результате выполнения проекта было показано, что при использовании специальных средств подготовки наблюдательных данных метод ААУ можно использовать для построения указанных адаптивных систем управления. Были найдены интересные решения для проблемы начального обучения системы управления. На программных моделях была показана работоспособность и эффективность построенной адаптивной системы поддержки принятия решений.

    перейти в начало

    15. Проект РФФИ N 97-01-00137-а, 1997-1999 гг. "Разработка положений теории автономного адаптивного управления нелинейными объектами и создание прототипов систем"

    Разработаны новые положения для теории образов, соответствующей методологии "автономного адаптивного управления (ААУ)". Именно, развивалось понятие образов, отражающих закономерности в предыстории процесса управления, включающие в себя как отражения состояний системы, так и отражения действий управляющей системы. Разработаны информационные структуры для представления в управляющей системе базы эмпирических знаний по управлению объектами с нелинейными свойствами: а) табличные формы, б) древовидные структуры. Разработаны способы автоматического заполнения баз знаний в процессе объединяющем обучение и управление. Разработаны способы автоматического принятия решений на основе разработанных баз знаний. Разработаны принципы построения управляющей системы на основе нейросетевых подходов, соответствующих методологии ААУ. Разработаны несколько моделей формальных нейронов. Проведено исследование вариантов построения нейросетей для таких подсистем управляющей системы, как подсистема формирования и распознавания образов, база знаний, подсистема принятия решений и других подсистем, в совокупности составляющих управляющую систему. Разработана объектно-ориентированная программная система СПИНС (система проектирования и исследования нейросетей), предназначенная для конструирования нейросетевых вариантов управляющих систем на основе метода ААУ. С помощью системы СПИНС было проведено моделирование нейросетевых подсистем управляющей системы. В соответствии с поставленной в исходной заявке целью создания прототипов управляющих систем на основе метода ААУ, построена первая версия многоцелевой адаптивной управляющей системы "CAPTAIN", предназначенной для управления объектами, динамическая реакция которых на управляющее воздействие содержит набор нелинейных осциллирующих компонент.

    перейти в начало

    16. Проект N 128.8 Министерства науки и технологий, "Разработка нейроноподобной реализации автономной адаптивной системы управления". Направление 05.04128 IИИI, N гос. регистрации 01.9.70 009436. 1997 - 1998 гг.

    Поскольку метод ААУ призван моделировать естественные нервные системы, то мы ищем адекватные способы реализации систем ААУ. В частности, особое внимание в группе уделяется разработке нейросетевых способов реализации систем ААУ с использованием специально для этой цели разрабатываемых моделей нейронов. Этой проблеме был посвящен данный проект.

    перейти в начало



    17.12.2014: предзащита дипломной работы Жданова М.А. на тему «Оптомеханическая биоинспирированная система машинного зрения с нейроподобной системой распознавания».
    Целью дипломной работы являлась разработка биологически инспирированной модели системы зрения и распознавания на основе подвижной оптической системы, рецептивных полей, нейроподобной системы распознавания и обратных связей.


    20.11.2014: Ковалёв С.П., д.ф.-м.н., с.н.с. ИПУ РАН. «Концептуальные и математические основы модельно-ориентированной системной инженерии».
    Модельно-ориентированная системная инженерия (Model-Based Systems Engineering) - это новый подход к разработке и эксплуатации сложных технических изделий.


    13.11.2014: Цыганков В.Д., к.т.н., заместитель директора НИЦ «Кристалл» РАСУ. Тема выступления: «Первое знакомство с виртуальным нейрокомпьютером «Эмбрион»».


    30.10.2014: Бойченко А.В., к.т.н., МЭСИ. Доклад "Причины и особенности информационного общества".


    Copyright © 1995 - 2014 ИТМиВТ РАН